DE102017205279B3 - Cryostat assembly with a neck tube with a supporting structure and an outer tube surrounding the supporting structure to reduce the cryogen consumption - Google Patents
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Abstract
Eine Kryostatanordnung (1) mit einem Vakuumbehälter (2) und einem darin angeordneten Kryogenbehälter (3), wobei der Vakuumbehälter ein zum Kryogenbehälter (3) führendes Halsrohr (4) mit einer tragenden Struktur (4a) und ein die tragende Struktur (4a) umgebendes Außenrohr (4b) aufweist, wobei über das Halsrohr eine Verbindung vom Kryogenbehälters zu einem Bereich außerhalb des Vakuumbehälters hergestellt werden kann, sodass kryogenes Fluid aus dem Kryogenbehälter in einen Bereich außerhalb des Vakuumbehälters strömen kann oder umgekehrt, ist dadurch gekennzeichnet, dass die zu einer mechanischen Aufhängung des Kryogenbehälters am Vakuumbehälter dienenden Teile des Halsrohrs einerseits und die zur Errichtung einer Diffusionsbarriere zwischen dem Innenraum des Kryogenbehälters und dem Innenraum des Vakuumbehälters dienenden Teile des Halsrohrs andererseits räumlich voneinander getrennt angeordnet und aus jeweils unterschiedlich optimierten Materialien gefertigt sind, dass die tragende Struktur das Gewicht des Kryogenbehälters trägt und aus einem Material gefertigt ist, bei welchem für das Verhältnis σ/θ von maximal zulässiger mechanischer Spannung σ, mit σ > 100MPa, zum Integral θ der Wärmeleitfähigkeit λ über den Temperaturbereich ΔT zwischen 300K und 4K, mit θ < 300W/m, gilt: σ/θ > 1/3(MPa·m)/W, und dass das Außenrohr aus einem Material gefertigt ist, durch welches kryogenes Fluid nicht oder nur in praktisch nicht-messbarer Menge diffundieren kann, und welches mit anderen Komponenten der Kryostatanordnung fluiddicht verbunden werden kann, so dass die resultierende integrale Leckrate aus dem Kryogenbehälter in den Vakuumbehälter kleiner ist als 10mbar·l/s. Damit kann der von den Halsrohren stammende Wärmeeintrag in den Kryogenbehälter deutlich verringert werden.A cryostat assembly (1) having a vacuum container (2) and a cryogenic container (3) disposed therein, the vacuum container having a neck tube (4) leading to the cryogenic container (3) having a supporting structure (4a) and a supporting structure (4a) surrounding Outer tube (4b), wherein via the neck tube, a connection can be made from the cryogenic container to a region outside the vacuum container, so that cryogenic fluid from the cryogenic container in an area outside the vacuum container can flow or vice versa, characterized in that the mechanical On the other hand, the parts of the neck tube which serve to establish a diffusion barrier between the interior of the cryogen container and the interior of the vacuum container are arranged spatially separated from one another and made of differently optimized materials, in other words, the cryogenic container is attached to the vacuum container the supporting structure bears the weight of the cryogenic vessel and is made of a material for which the ratio σ / θ of maximum permissible mechanical stress σ, σ> 100MPa, to the integral θ of the thermal conductivity λ over the temperature range ΔT is between 300K and 4K , with θ <300W / m, applies: σ / θ> 1/3 (MPa · m) / W, and that the outer tube is made of a material through which cryogenic fluid can not diffuse or only in virtually non-measurable amount , and which can be fluid-tightly connected to other components of the cryostat assembly so that the resulting integral leakage rate from the cryogen container into the vacuum container is less than 10 mbar · l / s. Thus, the originating from the neck pipes heat input into the cryogenic container can be significantly reduced.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kryostatanordnung mit einem Vakuumbehälter und einem Kryogenbehälter, der innerhalb des Vakuumbehälters angeordnet ist, wobei der Vakuumbehälter mindestens ein Halsrohr mit einer tragenden Struktur und ein die tragende Struktur umgebendes Außenrohr aufweist, wobei das Halsrohr zum Kryogenbehälter führt und wobei über das Halsrohr eine räumliche Verbindung eines inneren Volumens des Kryogenbehälters zu einem Bereich außerhalb des Vakuumbehälters hergestellt werden kann, sodass kryogenes Fluid aus dem Kryogenbehälter in einen Bereich außerhalb des Vakuumbehälters strömen kann oder umgekehrt.The invention relates to a cryostat with a vacuum container and a cryogenic container, which is disposed within the vacuum container, wherein the vacuum container has at least one neck tube with a supporting structure and an outer tube surrounding the supporting structure, wherein the neck tube leads to the cryogenic container and wherein via the neck tube spatial connection of an inner volume of the cryogen container to a region outside the vacuum container can be made so that cryogenic fluid from the cryogen container can flow into a region outside the vacuum container or vice versa.
Eine solche Kryostatanordnung ist etwa aus der
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein den Bereich der Kühlung technischer Systeme, welche im Betrieb auf sehr tiefen (=kryogenen) Temperaturen gehalten werden sollen/müssen. Derartige Systeme können etwa supraleitende Magnetanordnungen umfassen, wie sie etwa auf dem Gebiet der Magnetresonanz, beispielsweise in MRI-Tomographen oder NMR-Spektrometern eingesetzt werden. Solche supraleitenden Magnetanordnungen werden üblicherweise mit flüssigem Helium als kryogenem Fluid gekühlt.The present invention generally relates to the field of cooling of technical systems which are to be maintained at very low (= cryogenic) temperatures during operation. Such systems may include, for example, superconducting magnet arrangements, such as those used in the field of magnetic resonance, for example in MRI tomographs or NMR spectrometers. Such superconducting magnet assemblies are usually cooled with liquid helium as a cryogenic fluid.
Ein wichtiges Merkmal eines supraleitenden NMR Magnetsystems ist der Heliumverbrauch im Betrieb. Der Heliumverbrauch hat zum einen Auswirkungen auf die laufenden Kosten, die für den Betrieb des Systems aufgewendet werden müssen; zum anderen ist der Nachfüllintervall maßgeblich vom Heliumverbrauch abhängig. Je geringer der Nachfüllintervall, desto länger kann das System störungsfrei betrieben werden. Bei konstantem Nachfüllintervall kann ein System mit niedrigerem Heliumverbrauch auch kompakter ausgeführt werden, da der Heliumtank kleiner gestaltet werden kann. Dies hat zur Folge, dass das System billiger in der Produktion wird, und die Anforderungen an den Aufstellungsort (z.B. Raumhöhe) geringer werden. Eines der Entwicklungsziele für supraleitende Magnetsysteme ist daher die Reduzierung des Verbrauchs von flüssigem Helium, was bei badgekühlten Systemen gleichbedeutend mit einer Reduktion der Wärmelast auf den Heliumtank ist.An important feature of a superconducting NMR magnet system is the helium consumption during operation. On the one hand, helium consumption has an impact on the running costs that have to be spent on operating the system; On the other hand, the refill interval is largely dependent on helium consumption. The lower the refill interval, the longer the system can be operated trouble-free. With a constant refill interval, a system with lower helium consumption can also be made more compact, since the helium tank can be made smaller. As a result, the system becomes cheaper to produce, and the site requirements (e.g., room height) become lower. One of the development goals for superconducting magnet systems is therefore to reduce the consumption of liquid helium, which in the case of bath-cooled systems is equivalent to a reduction of the heat load on the helium tank.
In typischen Badkryostaten wird ein Großteil der gesamten Wärmelast auf den Heliumtank durch Wärmeleitung in den sogenannten „Halsrohren“ hervorgerufen. Diese Halsrohre verbinden den Tank, in dem das flüssige Kryogen gespeichert ist, mit der Außenwelt. Durch die Halsrohre kann die kryogene Flüssigkeit nachgefüllt werden, und sie kann abströmen (auch mit hoher Flussrate, wie z.B. während eines Magnet-Quenches oder eines plötzlichen Verlusts der Vakuumisolation). Die Halsrohre sind auch nötig, um Zugang zu im Tank befindlichen Komponenten (z.B. zu den elektrischen Anschlüssen einer Magnetspule) zu erlangen. In vielen Kryostaten tragen die Halsrohre auch das Gewicht des Tanks. Einer der größten Beiträge zur Gesamtwärmelast auf den Heliumtank stammt von diesen Halsrohren, wobei die Wärmeleitung im Rohr der dominante Mechanismus ist.In typical bath cryostats a large part of the total heat load on the helium tank is caused by heat conduction in the so-called "neck pipes". These neck pipes connect the tank in which the liquid cryogen is stored with the outside world. The cryogenic liquid can be replenished through the neck tubes and it can flow off (even at high flow rates, such as during a magnetic quench or sudden loss of vacuum insulation). The neck pipes are also needed to gain access to components in the tank (e.g., to the electrical connections of a solenoid). In many cryostats, the neck tubes also carry the weight of the tank. One of the biggest contributors to the total heat load on the helium tank comes from these neck pipes, with heat conduction in the pipe being the dominant mechanism.
Üblicherweise werden Halsrohre besonders dünnwandig ausgeführt; Wandstärken im Bereich weniger Zehntelmillimeter sind keine Seltenheit. Die Halsrohre werden typischerweise aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Die Wand des Halsrohres darf nicht gasdurchlässig sein, damit die Vakuumisolation des Kryostaten nicht kontaminiert und damit unbrauchbar wird. Außerdem muss das Halsrohrmaterial aus Sicht der Verbindungstechnik gut geeignet sein (Schweißbarkeit, Lötbarkeit). In vielen Fällen kommt Edelstahl zum Einsatz.Usually neck pipes are made particularly thin-walled; Wall thicknesses in the range of a few tenths of a millimeter are not uncommon. The neck pipes are typically made from a material with low thermal conductivity. The wall of the neck tube must not be gas permeable, so that the vacuum insulation of the cryostat does not become contaminated and therefore unusable. In addition, the neck tube material from the point of view of the connection technique must be well suited (weldability, solderability). In many cases, stainless steel is used.
Die eingangs zitierte
Zum mechanischen Aufbau sowie der Befestigung von Außen- und Innenrohr macht die
- „The manner in which the
1 and 2, radiation shields 21 and 22, and cooling tank 23 are suspended in thechambers cryostat 4 on suspension tubes 30 is depicted only schematically in1 . The connecting elements used are thinwalled tubes or bundles of three centering rods 26 each, a few millimeters in diameter, which have extremely low thermal conductivity and high tensile strength.“
- In the
1 and 2, radiation shields 21 and 22, and cooling tank 23 are suspended in thechambers cryostat 4 onsuspension tubes 1 , The connecting elements are each a few millimeters in diameter, which have extremely low thermal conductivity and high tensile strength. "
Die mechanische Aufhängung des Halsrohres und die Bereitstellung einer strömungstechnischen Diffusionsbarriere sind hier also zwingend physisch gemeinsam, insbesondere mittels ein und desselben Materials ausgeführt. Eine getrennte Optimierung der rein mechanischen Funktion einer Aufhängung einerseits sowie der strömungstechnischen Funktion einer Diffusionsbarriere andererseits, etwa hinsichtlich der Materialauswahl nach Art und Stärke sind daher gemäß der Lehre von
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt gegenüber dem oben diskutierten Stand der Technik die -im Detail betrachtet relativ anspruchsvolle und komplexe-Aufgabe zugrunde, bei einer Kryostatanordnung der eingangs beschriebenen Art mit möglichst unaufwändigen technischen Mitteln den von den Halsrohren stammenden Wärmeeintrag in den Kryogenbehälter -in der Regel einen Heliumtank- deutlich zu verringern.The present invention is over the prior art discussed above Detail considered relatively sophisticated and complex task, in a cryostat arrangement of the type described above with the least expensive technical means to reduce the originating from the neck pipes heat input into the cryogenic container -in the rule a helium tank- significantly.
Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dazu sind in den abhängigen Patentansprüchen genannt. Insbesondere erreicht dies die vorliegende Erfindung auf ebenso überraschend einfache wie wirkungsvolle Weise dadurch, dass bei einer Kryostatanordnung der eingangs definierten Art die zu einer mechanischen Aufhängung des Kryogenbehälters am Vakuumbehälter dienenden Teile des Halsrohrs einerseits und die zur Errichtung einer Diffusionsbarriere zwischen dem Innenraum des Kryogenbehälters und dem Innenraum des Vakuumbehälters dienenden Teile des Halsrohrs andererseits räumlich voneinander getrennt angeordnet und aus jeweils unterschiedlich optimierten Materialien gefertigt sind, dass die tragende Struktur das Gewicht des Kryogenbehälters trägt und aus einem Material gefertigt ist, bei welchem für das Verhältnis σ/θ von maximal zulässiger mechanischer Spannung σ, mit σ > 100 MPa, zum Integral θ der Wärmeleitfähigkeit A über den Temperaturbereich ΔT zwischen 300 K und 4 K, mit θ < 300 W/m, gilt: σ/θ > 1/3 (MPa·m)/W, und dass das Außenrohr aus einem Material gefertigt ist, durch welches kryogenes Fluid nicht oder nur in praktisch nicht-messbarer Menge diffundieren kann, und welches mit anderen Komponenten der Kryostatanordnung fluiddicht verbunden werden kann, so dass die resultierende integrale Leckrate aus dem Kryogenbehälter in den Vakuumbehälter kleiner ist als 10-6 mbar·l/s.This object is solved by the features of
Die Grundidee der vorliegenden Erfindung besteht darin, das in der Regel doppelwandig ausgeführte Halsrohr so zu gestalten, dass die Funktionen der mechanischen Befestigung des Tanks einerseits und der Herstellung der Dichtigkeit (minimale Permeation des Kryogens durch die Halsrohrwand) andererseits voneinander getrennt sind. Diese Vorgehensweise ermöglicht erst eine getrennte Optimierung.The basic idea of the present invention is to make the generally double-walled neck tube so that the functions of mechanical attachment of the tank on the one hand and the production of tightness (minimal permeation of the cryogen through the neck tube wall) on the other hand are separated. This procedure allows a separate optimization.
Die mit der vorliegenden Erfindung erzielbare Verringerung der Wärmelast hat jedoch nicht nur für supraleitende Magnetsysteme hohe Relevanz. Aus diesem Grund ist die Erfindung auch auf andere Bereiche der Kryotechnik (z.B. Speicherung von Kryogenen wie Helium oder Wasserstoff) nutzbringend anwendbar.The achievable with the present invention reduction of the heat load, however, not only for superconducting magnet systems has high relevance. For this reason, the invention is also useful in other areas of cryogenics (e.g., storage of cryogens such as helium or hydrogen).
Mit der vorliegenden Erfindung werden insbesondere folgende Vorteile erzielt:The following advantages are achieved in particular with the present invention:
Die Wärmelast auf den Kryogentank kann durch die hinsichtlich seiner thermischen Eigenschaften effizientere Gestaltung des Halsrohrs deutlich verringert werden.The heat load on the cryogenic tank can be significantly reduced by the thermal properties of its more efficient design of the neck tube.
Bei aktiv gekühlten Systemen ermöglicht dies den Einsatz eines Kühlers mit geringerer Kühlleistung, was sich zum Beispiel vorteilhaft auf den Stromverbrauch und die Systemkosten auswirkt.In actively cooled systems, this allows the use of a cooler with lower cooling capacity, which, for example, beneficial to the power consumption and system costs.
Bei badgekühlten Systemen führt dies zu einer Verringerung der Abdampfrate des kryogenen Fluids. Dies hat zum einen eine deutliche Verringerung der Betriebskosten zur Folge, auf der anderen Seite vergrößert sich auch das Zeitintervall, in dem das kryogene Fluid (typischerweise Helium) nachgefüllt werden muss, was die Störungen bei langandauernden Kernspinresonanz-Messungen reduziert und insgesamt die Verfügbarkeit des Systems für NMR-Messungen erhöht.In the case of bath-cooled systems, this leads to a reduction in the evaporation rate of the cryogenic fluid. On the one hand, this results in a significant reduction in operating costs, on the other hand, the time interval in which the cryogenic fluid (typically helium) has to be replenished increases, which reduces the disturbances associated with long-term nuclear magnetic resonance measurements and, overall, the availability of the system increased for NMR measurements.
Abdampfendes Kryogen befindet sich im thermischen Kontakt mit Teilen des Halsrohres. Dies ermöglicht es, die Enthalpie des kalten Gases zu nutzen, um Wärme, die durch Wärmeleitung im Halsrohr vom warmen zum kalten Ende fließt, „abzufangen“. Entsprechende nicht-fluiddichte Tragestrukturen befinden sich beim Stand der Technik stets im Vakuum, wodurch ihnen das Merkmal einer thermodynamisch vorteilhaften Abgaskühlung fehlt.Evaporating cryogen is in thermal contact with parts of the neck tube. This makes it possible to use the enthalpy of the cold gas to "intercept" heat flowing through heat conduction in the neck tube from the warm to the cold end. Corresponding non-fluid-tight support structures are in the prior art always in vacuum, which they lack the feature of a thermodynamically advantageous exhaust gas cooling.
Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der ErfindungPreferred embodiments and further developments of the invention
Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kryostatanordnung, bei der die tragende Struktur in Form eines Innenrohres ausgebildet ist, und über das Innenrohr eine räumliche Verbindung des inneren Volumens des Kryogenbehälters zu einem Bereich außerhalb des Vakuumbehälters hergestellt werden kann, sodass kryogenes Fluid aus dem Kryogenbehälter in einen Bereich außerhalb des Vakuumbehälters strömen kann oder umgekehrt. Über das Innenrohr kann dann ein verhältnismäßig großer Zugang zum Kryogentank geschaffen werden, über den z.B. elektrische Verbindungen zu einer supraleitenden Magnetspule hergestellt werden können. Außerdem steht so ein großer Querschnitt zu Verfügung, um Kryogen mit hoher Flussrate aus dem Heliumtank ohne unzulässig hohen Druckanstieg aus dem Kryogentank entweichen zu lassen (z.B. im Falle eines Quenches einer supraleitenden Magnetspule oder im Falle eines Vakuumbruchs).Very particular preference is given to an embodiment of the cryostat assembly according to the invention in which the supporting structure is in the form of an inner tube, and via the inner tube a spatial connection of the inner volume of the cryogen container can be made to a region outside the vacuum vessel, so cryogenic fluid from the cryogenic container can flow into an area outside the vacuum vessel or vice versa. A relatively large access to the cryogenic tank can then be created via the inner tube, via which e.g. electrical connections can be made to a superconducting magnet coil. In addition, such a large cross-section is available to allow high-flow cryogen to escape from the helium tank without excessive pressure rise from the cryogenic tank (e.g., in the case of a quench of superconducting magnet coil or in case of vacuum breakage).
Eine besonders einfach zu realisierende Weiterbildung dieser Ausführungsform sieht vor, dass das Außenrohr in direktem, vorzugsweise thermisch gut leitenden, Kontakt mit dem Innenrohr steht. Die Diffusionsbarriere kann direkt am tragenden Rohr aufgebracht werden. Innen- und Außenrohr stehen deshalb in gutem thermischen Kontakt miteinander. Kryogen, das durch das Innenrohr abströmt, kühlt in erster Linie das Innenrohr, ist aber -da die Rohre in gutem thermischen Kontakt stehen- auch in der Lage, Wärme aus dem Außenrohr zu absorbieren. Die größten Vorteile dieser Ausführungsform liegen in der Einfachheit der Konstruktion und der thermodynamischen Effizienz.A particularly simple development of this embodiment provides that the outer tube is in direct, preferably thermally well-conductive, contact with the inner tube. The diffusion barrier can be directly on the supporting pipe be applied. Inner and outer tubes are therefore in good thermal contact with each other. Cryogen that flows out through the inner tube primarily cools the inner tube but, because the tubes are in good thermal contact, is also able to absorb heat from the outer tube. The greatest advantages of this embodiment are simplicity of construction and thermodynamic efficiency.
Bei einer alternativen Weiterbildung kann das Außenrohr zur tragenden Struktur beabstandet sein und zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ein Spalt offenbleiben. Dieser Spalt kann auf vielfältige Art genutzt werden, wie in mehreren der folgenden Ansprüche beschrieben ist. So ist es zum Beispiel möglich, Kryogen durch den Spalt zwischen der tragenden Struktur und dem Außenrohr strömen zu lassen, was eine besonders effiziente Kühlung der beiden Rohrwände ermöglicht. Außerdem ist es möglich, den Spalt als Pumpleitung für den Betrieb eines Joule-Thompson-Kühlers zu verwenden.In an alternative development, the outer tube can be spaced from the supporting structure and a gap can be left between the inner tube and the outer tube. This gap can be used in a variety of ways, as described in several of the following claims. For example, it is possible to allow cryogen to flow through the gap between the supporting structure and the outer tube, which enables particularly efficient cooling of the two tube walls. In addition, it is possible to use the gap as a pumping line for the operation of a Joule-Thompson cooler.
Wird die tragende Struktur in dieser Ausführungsform als Innenrohr realisiert, das im Normalbetrieb verschlossen ist, können die bereits oben genannten Vorteile (z.B. großer Querschnitt für elektrische Verbindungen und Quenchfall/Vakuumbruch) realisiert werden, während gleichzeitig die „Abgaskühlung“ des Halsrohres durch entsprechende Wahl der Spaltgeometrie optimiert werden kann (z.B. kleine Spaltmaße für hohe Wärmeübergangskoeffizienten).If the load-bearing structure in this embodiment is realized as an inner tube which is closed during normal operation, the advantages already mentioned above (eg large cross section for electrical connections and quenching / vacuum breakage) can be realized, while at the same time the "exhaust gas cooling" of the neck tube can be selected by appropriate choice Gap geometry can be optimized (eg small gap dimensions for high heat transfer coefficients).
Besonders bevorzugt sind Varianten dieser Weiterbildung, bei denen das Außenrohr und die tragende Struktur durch mehrere axial angeordnete, radial verlaufende Wärmebrücken miteinander verbunden sind. Dadurch lässt sich auch bei einer Beabstandung der tragenden Struktur vom Außenrohr sicherstellen, dass guter thermischer Kontakt zwischen den beiden Rohren und im Innenrohr oder Spalt strömendem Fluid herrscht. Solche Wärmebrücken können zum Beispiel Kupfer-Berylliumfedern sein, die thermisch leitend an der tragenden Struktur befestigt werden. Wird die tragende Struktur dann bei der Systemmontage ins Außenrohr geschoben, drücken sich die Kupfer-Berylliumfedern an die Innenseite des Außenrohres, wodurch ein guter Wärmeübergang erzielt werden kann.Particularly preferred are variants of this development, in which the outer tube and the supporting structure are interconnected by a plurality of axially arranged, radially extending thermal bridges. As a result, even when the supporting structure is spaced from the outer tube, it is possible to ensure that there is good thermal contact between the two tubes and fluid flowing in the inner tube or gap. Such thermal bridges can be, for example, copper beryllium springs, which are thermally attached to the supporting structure. If the load-bearing structure is then pushed into the outer tube during system assembly, the copper-beryllium springs press against the inside of the outer tube, allowing good heat transfer.
Bei weiteren vorteilhaften Varianten weist der Spalt zwischen einem Innenrohr und dem Außenrohr an dem Kryogenbehälter näherliegenden Ende des Halsrohrs eine Strömungsdrossel auf. Wenn der Eingang des Spalts durch eine Drossel geschützt ist, und der raumtemperaturseitige Auslass des Spalts ausreichend groß dimensioniert ist, muss der Quench-Druck bei der Dimensionierung des äußeren Rohrs nicht berücksichtigt werden, da sich im Spalt kein hoher Druck aufbauen kann. Dies macht es möglich, das Außenrohr, das zur Herstellung ausreichender Dichtigkeit tendenziell aus einem Material mit größerer Wärmeleitfähigkeit gefertigt werden muss (z.B. Edelstahl), besonders dünnwandig auszuführen, was wiederum die axiale Wärmeleitung im Außenrohr minimiert.In further advantageous variants, the gap between an inner tube and the outer tube at the end of the neck tube closer to the cryogenic container has a flow restrictor. If the inlet of the gap is protected by a throttle, and the space temperature-side outlet of the gap is dimensioned sufficiently large, the quench pressure in the dimensioning of the outer tube must not be taken into account, since no high pressure can build up in the gap. This makes it possible to make the outer tube, which tends to be made of a material with greater thermal conductivity (for example, stainless steel), to be particularly thin in order to produce sufficient tightness, which in turn minimizes the axial heat conduction in the outer tube.
Das Innenrohr wird typischerweise eine Wandstärke zwischen 0,5 mm und 3 mm aufweisen. Um den Wärmeeintrag in den Kryogenbehälter zu minimieren, sollte die Wandstärke so dünn wie möglich sein - gerade so dünn, wie die Anforderungen an die mechanische Festigkeit zulassen. Für Magnetspulen in der Größenordnung, wie die Anmelderin sie derzeit herstellt, ergibt sich daraus für typische Halsrohrdurchmesser und die weitere unten erwähnten Materialien die oben angegebene Spanne für Wandstärken.The inner tube will typically have a wall thickness between 0.5 mm and 3 mm. To minimize the heat input into the cryogenic vessel, the wall thickness should be as thin as possible - just as thin as the mechanical strength requirements allow. For magnetic coils of the order of magnitude as the Applicant currently manufactures, this results in the range of wall thicknesses given above for typical neck tube diameters and the other materials mentioned below.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die tragende Struktur aus Kunststoff, vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus GFK, besonders bevorzugt aus dem Faserverbundwerkstoff G10, gefertigt. Bei GFK ist die minimal erreichbare Wandstärke durch fertigungstechnische Limitationen beschränkt. GFK kann nämlich nicht beliebig dünn gemacht werden. G10 ist ein in der Kryotechnik weit verbreiteter Werkstoff, der sich durch ein besonders niedriges Verhältnis von Wärmeleitfähigkeit zu Festigkeit auszeichnet. Für Befestigungsstrukturen mit geringer Wärmeleitfähigkeit ist G10 daher ideal geeignet. Außerdem ist G10 verhältnismäßig billig, und kann in eine Vielzahl von Formen gebracht werden. Metallische Anschlussstücke können durch Kleben einfach mit G10 Bauteilen verbunden werden, oder, was noch besser ist, direkt bei der Herstellung der G10 Komponente mitlaminiert werden. Beim Einsatz von Faserverbundwerkstoffen eröffnet sich die Möglichkeit, die Fasern innerhalb der Matrix so zu orientieren, dass die anisotropen Eigenschaften der Faser optimal genutzt werden, und z.B. die Zugfestigkeit eines Tragrohres in axialer Richtung maximiert wird.In further preferred embodiments of the invention, the supporting structure is made of plastic, preferably of fiber-reinforced plastic, in particular of GFRP, particularly preferably of the fiber composite material G10. In the case of GRP, the minimum achievable wall thickness is limited by manufacturing limitations. After all, fiberglass can not be made arbitrarily thin. G10 is a widely used material in cryotechnology, characterized by a particularly low ratio of thermal conductivity to strength. For mounting structures with low thermal conductivity G10 is therefore ideally suited. In addition, G10 is relatively cheap, and can be put into a variety of forms. Adhesive bonding makes it easy to connect metallic fittings to G10 components, or even better, to laminate them directly to the G10 component. The use of fiber composites opens up the possibility of orienting the fibers within the matrix to optimally utilize the anisotropic properties of the fiber, e.g. the tensile strength of a support tube in the axial direction is maximized.
Bei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung weist die tragende Struktur aus Kunststoff an ihren beiden Enden jeweils einen Metallfortsatz, vorzugsweise aus Edelstahl, auf. Typischerweise werden die Innenrohre mit metallischen Teilen im Kryostaten (z.B. mit dem Vakuumbehälter oder dem Kryogenbehälter) verbunden. Die Montage des Kryostaten gestaltet sich besonders einfach, wenn das Kunststoffrohr schon mit metallischen Hülsen an seinen Enden ausgestattet ist. Dann muss während der Montage des Kryostaten keine Metall-Kunststoffverbindung hergestellt werden. Dies ist vorteilhaft, da zuverlässige Metall-Kunststoffverbindungen während des Montageprozesses technologisch schwierig herzustellen sind, allerdings leicht direkt in die Herstellung der tragenden Struktur aus Kunststoff integriert werden können (z.B. durch direktes Vergießen der Metallhülse mit Kunststoff), oder ohne weiteres in einem separaten Arbeitsgang vor der Montage des Kryostaten hergestellt werden können (z.B. durch Kleben). Mit metallischen Hülsen an den Rohrenden kann einfach geschweißt werden. Schweißen ist ein Prozess, der leicht in den Montageprozess eines Kryostaten integriert werden kann. In further advantageous embodiments of the invention, the supporting structure made of plastic at its two ends in each case a metal extension, preferably made of stainless steel, on. Typically, the inner tubes are connected to metallic parts in the cryostat (eg, the vacuum container or the cryogenic container). The installation of the cryostat is particularly easy if the plastic tube is already equipped with metallic sleeves at its ends. Then, during the assembly of the cryostat no metal-plastic connection must be made. This is advantageous because reliable metal-plastic joints are technologically difficult to manufacture during the assembly process, albeit easily can be integrated directly into the production of the supporting structure made of plastic (eg by direct casting of the metal sleeve with plastic), or can be readily prepared in a separate operation before mounting the cryostat (eg by gluing). With metal sleeves at the pipe ends can be easily welded. Welding is a process that can be easily integrated into the assembly process of a cryostat.
Besonders bevorzugt sind Weiterbildungen dieser Ausführungsformen, bei denen die Metallfortsätze jeweils eine Länge zwischen 20 mm und 100 mm, vorzugsweise etwa 50 mm, und eine Spannungsquerschnittsfläche zwischen 50 mm2 und 500 mm2 aufweisen. Wie oben schon erwähnt, werden die Metallhülsen typischerweise mit anderen metallischen Teilen im Kryostaten (z.B. mit dem Vakuumbehälter oder dem Kryogenbehälter) durch Schweißen verbunden. Der beim Schweißen nötige Wärmeeintrag könnte das Kunststoffrohr beschädigen, falls kein ausreichender Abstand zwischen dem Kunststoffrohr und der Schweißnaht liegt. Mit den oben angegebenen Dimensionen ist gewährleistet, dass das Kunststoffrohr während des Einschweißens der Metallhülse nicht unzulässig erwärmt wird.Particular preference is given to developments of these embodiments, in which the metal extensions each have a length between 20 mm and 100 mm, preferably about 50 mm, and a voltage cross-sectional area between 50 mm 2 and 500 mm 2 . As mentioned above, the metal sleeves are typically connected to other metallic parts in the cryostat (eg, the vacuum vessel or the cryogen vessel) by welding. The necessary during welding heat input could damage the plastic pipe, if there is no sufficient distance between the plastic pipe and the weld. With the dimensions given above it is ensured that the plastic pipe is not heated inadmissibly during the welding of the metal sleeve.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kryostatanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass das Außenrohr aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl, gefertigt ist. Metalle zeichnen sich dadurch aus, dass sie als besonders effektive Diffusionsbarriere für Kryogene dienen können. Außerdem ist es sehr einfach, zuverlässige und fluiddichte Verbindungen zwischen Metallen herzustellen (z.B. durch Schweißen, Hartlöten oder Weichlöten). Edelstahl ist eines der weitverbreitetsten Materialien im Kryostatenbau. Seine niedrige Wärmeleitfähigkeit und seine gute Schweißbarkeit macht es prädestiniert für die hier beschriebene Anwendung. Außerdem sind sehr dünnwandige Edelstahlrohre mit Wandstärken von wenigen Zehntelmillimetern leicht kommerziell erhältlich, und lassen sich auch billig durch Rollen und Längsschweißen herstellen. Für Kryostaten von NMR Magnetsystemen sind außerdem die günstigen magnetischen Eigenschaften sowie die niedrige elektrische Leitfähigkeit von Vorteil. So kann die Wärmeleitung innerhalb der Diffusionsbarriere (zusätzlich zur günstigen Materialwahl) weiter verringert werden.A further advantageous embodiment of the cryostat arrangement according to the invention is characterized in that the outer tube is made of metal, preferably of stainless steel. Metals are characterized by the fact that they can serve as a particularly effective diffusion barrier for cryogens. In addition, it is very easy to make reliable and fluid-tight connections between metals (e.g., by welding, brazing or soldering). Stainless steel is one of the most widely used materials in cryostat construction. Its low thermal conductivity and good weldability makes it predestined for the application described here. In addition, very thin-walled stainless steel tubes with wall thicknesses of a few tenths of a millimeter are easily commercially available, and can be produced cheaply by rolling and longitudinal welding. For cryostats of NMR magnet systems, the favorable magnetic properties and the low electrical conductivity are also advantageous. Thus, the heat conduction within the diffusion barrier (in addition to the favorable choice of material) can be further reduced.
Bei einer bevorzugten Klasse von Ausführungsformen der Erfindung sind innerhalb des Halsrohres, insbesondere innerhalb eines Innenrohrs und/oder zwischen der tragenden Struktur und dem Außenrohr sogenannte Baffles installiert, die Wärmestrahlung abfangen und Konvektion unterbinden. Für den Betrieb des Magnetsystems ist es in mancherlei Hinsicht vorteilhaft, wenn das Innenrohr einen großen Durchmesser hat. Dies erleichtert zum Beispiel, Komponenten, wie Stromzuführungen, Signalleitungen, Ventilstangen, etc., in den Kryogen-behälter einzuführen. Mit steigendem Durchmesser des Innenrohres steigt allerdings auch die Wärmelast auf den Kryogenbehälter - zum einen durch die größere Querschnittsfläche, die für den Transport von Wärmestrahlung und für Wärmeleitung in der Gassäule zu Verfügung steht, und zum anderen durch eine günstigere Geometrie für die Ausbildung von Konvektionswirbeln und thermoakustischen Oszillationen (Takonis-Oszillationen). Werden Baffles im Halsrohr installiert, wird die Wärmestrahlung weitgehend isoliert (die Baffles agieren als gasgekühlte Strahlungsschilde), und die Ausbildung großer Konvektionswirbel und thermoakustischer Oszillationen innerhalb des Innenrohres wird unterbunden. Dabei unterbinden die Baffles den Massenfluss. Die Wärmeleitung in der Gassäule wird verringert, da an jedem Baffle Wärmeübergangswiderstände auftreten.In a preferred class of embodiments of the invention, so-called baffles are installed inside the neck tube, in particular within an inner tube and / or between the supporting structure and the outer tube, which absorb heat radiation and prevent convection. For the operation of the magnet system, it is advantageous in some respects, if the inner tube has a large diameter. This facilitates, for example, introducing components, such as power supply lines, signal lines, valve rods, etc., into the cryogenic vessel. With increasing diameter of the inner tube, however, the heat load on the cryogenic container increases - on the one hand by the larger cross-sectional area, which is available for the transport of heat radiation and heat conduction in the gas column, and on the other by a favorable geometry for the formation of convection vortices and thermoacoustic oscillations (Takonis oscillations). If baffles are installed in the neck tube, the heat radiation is largely isolated (the baffles act as gas-cooled radiation shields), and the formation of large convection vortices and thermoacoustic oscillations within the inner tube is prevented. The baffles prevent the mass flow. The heat conduction in the gas column is reduced because heat transfer resistances occur at each baffle.
Besonders bevorzugte Varianten dieser Klasse von Ausführungsformen zeichnen sich dadurch aus, dass die Baffles klappbar ausgeführt sind. Ein nicht unerheblicher Vorteil eines großen Innenrohrdurchmessers besteht darin, dass sich im Falle einer großen Wärmelast auf das Kryogen (z.B. durch einen Bruch des Isolationsvakuums, bei einem supraleitenden Magnetsystem z.B. durch einen Quench) kein großer Druck im Kryogenbehälter aufbauen kann, da ausreichend große Abströmquerschnitte zu Verfügung stehen. Wird der freie Querschnitt des Innenrohrs jedoch mit Baffles verkleinert, fiele dieser Vorteil weg. Es ist daher besonders günstig, die Baffles klappbar auszuführen, sodass sie, sobald es im Inneren des Kryogenbehälters zu einem großen Druckanstieg und deshalb zu einem großen Massenfluss vom Kryogenbehälter in den Bereich außerhalb des Vakuumbehälters kommt, vom ausströmenden Gas nach oben weggeklappt werden, und den Querschnitt des Innenrohrs freigeben.Particularly preferred variants of this class of embodiments are characterized in that the baffles are designed to be foldable. A significant advantage of a large inner tube diameter is that in the case of a large heat load on the cryogen (eg by breaking the isolation vacuum, in a superconducting magnet system, for example by a quench) can not build up a large pressure in the cryogenic container, as sufficiently large outflow to To be available. However, if the free cross-section of the inner tube is reduced with baffles, this advantage would be eliminated. It is therefore particularly advantageous to make the baffles hinged, so that, as soon as it comes in the interior of the cryogenic container to a large pressure increase and therefore a large mass flow from the cryogenic container in the area outside the vacuum container, are folded away from the outflowing gas, and the Release the cross-section of the inner tube.
Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kryostatanordnung mit einer rohrförmigen tragenden Struktur, bei welchen das obere Ende des Innenrohrs im Normalbetrieb fluiddicht verschlossen ist, insbesondere durch ein Überdruckventil oder eine Berstscheibe, sodass im Normalbetrieb abströmendes Kryogen durch den Spalt zwischen Innenrohr und Außenrohr strömen muss. Kaltes Gas, das durch das Verdampfen des flüssigen Kryogens im Kryogenbehälter entsteht, kann im Temperaturbereich zwischen dem Siedepunkt des Kryogens und der Temperatur des Vakuumbehälters noch beträchtliche Kühlleistung bereitstellen. Das kalte Gas streicht beim Abströmen entlang der Rohrwände und absorbiert dabei Wärme, die durch Wärmeleitung innerhalb der Rohrwände vom Vakuumbehälter in den Kryogenbehälter fließt („Gegenstromkühlung“). Wird das kalte Gas durch den Spalt zwischen Innen- und Außenrohr geleitet, kommt es sowohl mit dem Innenrohr als auch mit dem Außenrohr in thermischen Kontakt, wodurch sich eine besonders effiziente Gegenstromkühlung einrichten lässt. Durch passende Wahl der Spaltgeometrie kann eine gute Balance zwischen einem guten Wärmeübergang des Fluids mit den Wänden des Spalts und dem Druckverlust im strömenden Fluid erreicht werden.Also advantageous embodiments of the invention Kryostatanordnung with a tubular bearing structure in which the upper end of the inner tube is normally closed fluid-tight manner, in particular by a pressure relief valve or rupture disc, so that in normal operation effluent cryogen must flow through the gap between the inner tube and outer tube. Cold gas produced by the evaporation of the liquid cryogen in the cryogen vessel can still provide significant cooling power in the temperature range between the boiling point of the cryogen and the temperature of the vacuum vessel. The cold gas sweeps as it flows along the tube walls, absorbing heat that flows through heat conduction within the tube walls from the vacuum vessel to the cryogen vessel ("countercurrent cooling"). If the cold gas is passed through the gap between the inner and outer tubes, it comes in thermal contact with both the inner tube and the outer tube, allowing for particularly efficient countercurrent cooling. By suitable choice of the gap geometry, a good balance between a good heat transfer of the fluid with the walls of the gap and the pressure loss in the flowing fluid can be achieved.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung zeichnen sich dadurch aus, dass der Kryostat einen Joule-Thompson-Kühler enthält, in dem Kryogen mittels einer außerhalb des Vakuumbehälters befindlichen Pumpe entspannt wird, und dass der Spalt zwischen der tragenden Struktur und dem Außenrohr Teil der Verbindungsleitung zwischen dem Joule-Thompson-Kühler und der Pumpe ist. Dadurch lässt sich wiederum der oben schon beschriebene Vorteil nutzen, dass das aus dem Kryostaten abströmende kalte Gas effizient für die Verringerung der Wärmelast durch Wärmleitung genutzt wird. Ein Joule-Thompson-Kühler lässt sich so besonders einfach in einen Kryostaten integrieren, da keine separate Pumpleitung vorgesehen werden muss. Absolute Dichtigkeit zwischen Pumpleitung (Ringspalt) und dem Kryogentank (bzw. dem Volumen im inneren Halsrohr) ist nicht nötig. Ein geringer Leckstrom kann akzeptiert werden, wenn er gering im Vergleich zum Strom ist, der durch den Refrigerator abgepumpt wird.Further advantageous embodiments of the invention are characterized in that the cryostat contains a Joule-Thompson cooler, is relaxed in the cryogen by means of a pump located outside of the vacuum vessel, and that the gap between the supporting structure and the outer tube part of the connecting line between the Joule Thompson cooler and the pump is. This in turn makes it possible to use the advantage already described above that the cold gas flowing out of the cryostat is used efficiently for reducing the heat load due to heat conduction. A Joule-Thompson cooler is particularly easy to integrate in a cryostat, since no separate pumping line must be provided. Absolute tightness between the pumping line (annular gap) and the cryogenic tank (or the volume in the inner neck tube) is not necessary. A low leakage current can be accepted if it is low compared to the current pumped out by the refrigerator.
Weiterhin kann bei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kryostatanordnung im Außenrohr mindestens ein Balg-Abschnitt vorhanden sein, sodass das Außenrohr keine axialen Kräfte aufnimmt. Wenn das Innen- und das Außenrohr aus unterschiedlichen Materialien gefertigt werden, ist es sehr wahrscheinlich, dass diese beiden Materialien über unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten verfügen. Wird der Kryostat abgekühlt, würden daher in der Halsrohranordnung große mechanische Spannungen entstehen. Diesen Spannungen kann entgegengewirkt werden, wenn im Außenrohr ein Balg installiert wird. Dieser Balg stellt sicher, dass das Rohr weitgehend spannungsfrei bleibt.Furthermore, in embodiments of the cryostat arrangement according to the invention, at least one bellows section may be present in the outer tube, so that the outer tube does not receive any axial forces. If the inner and outer tubes are made of different materials, it is very likely that these two materials have different thermal expansion coefficients. If the cryostat is cooled, therefore, large mechanical stresses would arise in the neck tube arrangement. These stresses can be counteracted if a bellows is installed in the outer tube. This bellows ensures that the tube remains largely stress-free.
Ganz besonders bevorzugt sind Varianten der Erfindung, bei welchen die Kryostatanordnung Teil einer Apparatur zur Kernspinresonanz, insbesondere für Magnetic Resonance Imaging (=MRI) oder für Magnetresonanzspektroskopie (=NMR) ist, die vorzugsweise eine supraleitende Magnetanordnung umfasst. Supraleitende Magnete für MRI oder NMR werden üblicherweise mit flüssigem Helium gekühlt. Jedoch ist die Verfügbarkeit von Helium und dessen Preis ein wesentlicher Faktor, die He-Verluste gering zu halten.Very particular preference is given to variants of the invention in which the cryostat arrangement is part of an apparatus for nuclear magnetic resonance, in particular for Magnetic Resonance Imaging (= MRI) or for magnetic resonance spectroscopy (= NMR), which preferably comprises a superconducting magnet arrangement. Superconducting magnets for MRI or NMR are usually cooled with liquid helium. However, the availability of helium and its price is a key factor in keeping He losses low.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention will become apparent from the description and the drawings. Likewise, according to the invention, the above-mentioned features and those which are still further developed can each be used individually for themselves or for a plurality of combinations of any kind. The embodiments shown and described are not to be understood as exhaustive enumeration, but rather have exemplary character for the description of the invention.
Figurenlistelist of figures
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Vertikalschnittansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kryostatanordnung; -
2 eine schematische Vertikalschnittansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kryostatanordnung mit Baffles im Halsrohr; -
3 eine schematische Vertikalschnittansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kryostatanordnung mit einem Joule-Thompson-Kühler und einer Thermalbarriere im Kryogenbehälter; -
4 eine schematische Vertikalschnittansicht einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kryostatanordnung mit einem Balg-Abschnitt im Halsrohr; -
5a ein Diagramm des Wärmeleitfähigkeitsintegrals von Edelstahl über der Temperatur nach dem Stand der Technik; und -
5b ein Diagramm des Wärmeleitfähigkeitsintegrals von G10 über der Temperatur nach dem Stand der Technik.
-
1 a schematic vertical sectional view of a first embodiment of the invention Kryostatanordnung; -
2 a schematic vertical sectional view of a second embodiment of the invention Kryostatanordnung with baffles in the neck tube; -
3 a schematic vertical sectional view of a third embodiment of the invention Kryostatanordnung with a Joule-Thompson cooler and a thermal barrier in the cryogenic container; -
4 a schematic vertical sectional view of a fourth embodiment of the invention Kryostatanordnung with a bellows section in the neck tube; -
5a a graph of the thermal conductivity integral of stainless steel over the temperature of the prior art; and -
5b a graph of the thermal conductivity integral of G10 over the temperature of the prior art.
Die
Eine derartige Kryostatanordnung
Die erfindungsgemäße Kryostatanordnung
Bei den in den
Wie in den
Das äußere Rohr
Das innere Rohr
Das GFK-Rohr wird an beiden Enden mit einer Edelstahlhülse verbunden. Verbindungsmöglichkeiten zwischen GFK und Edelstahlhülse sind dem Fachmann bekannt. Die Edelstahlhülse muss eine gewisse Mindestlänge aufweisen (typischerweise 50 mm).The GRP pipe is connected at both ends with a stainless steel sleeve. Connections between GRP and stainless steel sleeve are known in the art. The stainless steel sleeve must have a certain minimum length (typically 50 mm).
Die Abbildungen der
Selbst unter der konservativen Annahme, dass bei G10 ein Sicherheitsfaktor von 3 gegenüber der Zugfestigkeit angewandt wird und dass Edelstahl bis an die Streckgrenze belastet werden kann, ist die Wärmeleitung über ein Edelstahlrohr [(270/3 MPa)/(1 W/cm)]/ [(360 MPa)/(30 W/cm)]= 7,5 mal so groß wie über ein GFK Rohr mit der gleichen Tragfähigkeit.Even under the conservative assumption that G10 has a safety factor of 3 with respect to tensile strength and that stainless steel can be loaded down to its yield point, heat conduction through a stainless steel pipe is [(270/3 MPa) / (1 W / cm)]. / [(360 MPa) / (30 W / cm)] = 7.5 times larger than a GRP pipe with the same load capacity.
Bevorzugt wird die tragende Struktur
Wie in
In
Der Ringspalt
Um eine mechanische Überbestimmung des Systems zu vermeiden, kann im äußeren Rohr
Denkbar sind auch Ausführungsformen der Erfindung, bei welchen unter Verzicht auf die Abgaskühlung im Ringspalt
Die Merkmale aller oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können -größtenteils- auch miteinander kombiniert werden.The features of all embodiments of the invention described above can be largely combined with each other.
Claims (15)
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Families Citing this family (4)
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CN111425689B (en) * | 2020-03-06 | 2021-03-26 | 西安交通大学 | Structure for realizing suppression of low-temperature pipeline pressure fluctuation |
JP2024505629A (en) * | 2021-01-15 | 2024-02-07 | アゼンタ ユーエス, インコーポレイテッド | Containers for cryogenic storage and transportation |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63217606A (en) * | 1987-03-06 | 1988-09-09 | Fuji Electric Co Ltd | Cryogenic container for superconductng electromagnet |
US5220800A (en) | 1990-12-10 | 1993-06-22 | Bruker Analytische Messtechnik Gmbh | Nmr magnet system with superconducting coil in a helium bath |
US20030106326A1 (en) * | 2001-10-26 | 2003-06-12 | Japan As Represented By Director-General Of National Astronomical Observatory | Thermal link assembly and cryostat using same |
DE69716042T2 (en) * | 1997-06-11 | 2003-06-26 | Kanazawa Inst Of Technology Is | magnetometer |
US20070169487A1 (en) * | 2004-02-16 | 2007-07-26 | Seton Hugh C | Liquified gas cryostat |
GB2465556A (en) * | 2008-11-19 | 2010-05-26 | Siemens Magnet Technology Ltd | Cryostat suspension arrangement including turret mount |
US20110219785A1 (en) * | 2010-03-11 | 2011-09-15 | Quantum Design, Inc. | Method and apparatus for controlling temperature in a cryocooled cryostat using static and moving gas |
Family Cites Families (57)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB824702A (en) * | 1956-04-26 | 1959-12-02 | Union Carbide Corp | Thermally insulated bulk storage container |
US3069045A (en) * | 1960-01-27 | 1962-12-18 | Union Carbide Corp | Thermally insulated storage container |
US3097900A (en) * | 1961-05-11 | 1963-07-16 | Union Carbide Corp | Cryogenic storage apparatus |
GB980681A (en) * | 1961-09-18 | 1965-01-20 | Cyrogenic Engineering Company | Heat-insulated containers |
US3298185A (en) * | 1964-07-15 | 1967-01-17 | Cryogenic Eng Co | Low temperature storage container |
US3298187A (en) * | 1964-12-29 | 1967-01-17 | Union Carbide Corp | Cryogenic liquid storage apparatus |
US3613934A (en) * | 1969-01-03 | 1971-10-19 | Cryogenic Eng Co | Inner container support structure for dewar vessel |
US3705498A (en) * | 1969-11-03 | 1972-12-12 | Cryogenic Eng Co | Method and apparatus for cooling a cryogenic storage container |
US3698589A (en) * | 1969-12-29 | 1972-10-17 | Union Carbide Corp | Cryogenic storage apparatus |
JPS4927620B1 (en) * | 1970-09-30 | 1974-07-19 | ||
US3814361A (en) * | 1972-09-29 | 1974-06-04 | Little Inc A | Dual-mode cryogenic support system |
US3781733A (en) * | 1972-12-21 | 1973-12-25 | Atomic Energy Commission | Low heat conductant temperature stabilized structural support |
SU549147A1 (en) * | 1973-10-25 | 1977-03-05 | Предприятие П/Я В-2572 | Vessel for storage of bioproducts at low temperatures |
US4325530A (en) * | 1978-03-02 | 1982-04-20 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Cryogenic structural support |
US4218892A (en) * | 1979-03-29 | 1980-08-26 | Nasa | Low cost cryostat |
JPS5762581A (en) * | 1980-10-03 | 1982-04-15 | Hitachi Ltd | Cryogenic heat insulating container |
US4350017A (en) * | 1980-11-10 | 1982-09-21 | Varian Associates, Inc. | Cryostat structure |
JPS5789277A (en) * | 1980-11-26 | 1982-06-03 | Toshiba Corp | Emergency discharge tube for cryostat |
FR2529293A1 (en) * | 1982-06-29 | 1983-12-30 | Air Liquide | PROCESS FOR MANUFACTURING A HIGH THERMAL INSULATION CONTAINER |
US4411138A (en) * | 1982-08-17 | 1983-10-25 | Union Carbide Corporation | Neck tube closure assembly for cryogenic containers |
JPS5933890A (en) * | 1982-08-19 | 1984-02-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Cryogenic coolant vessel |
US4510758A (en) * | 1983-06-20 | 1985-04-16 | Canberra Industries, Inc. | Convertible cryostat |
US4696169A (en) * | 1986-05-15 | 1987-09-29 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Cryogenic support member |
US4712388A (en) * | 1987-01-07 | 1987-12-15 | Eta Systems, Inc. | Cryostat cooling system |
US4796432A (en) * | 1987-10-09 | 1989-01-10 | Unisys Corporation | Long hold time cryogens dewar |
US4877153A (en) * | 1988-02-04 | 1989-10-31 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method and apparatus for storing cryogenic fluids |
GB2233752A (en) * | 1989-07-07 | 1991-01-16 | Shell Int Research | Composite pressure vessel |
US4925060A (en) * | 1989-08-17 | 1990-05-15 | Gustafson Keith W | Cork for cryogenic dry shipper |
SE468649B (en) * | 1991-05-24 | 1993-02-22 | Kb Komposit Foersaeljnings Ab | ARMED PLASTIC CONTAINER, SATISFIED TO ASTAD A COMBUSTION BODY FOR THIS AND APPLIANCE BEFORE IMPLEMENTING THE SET |
JPH0560295A (en) * | 1991-09-02 | 1993-03-09 | Kobe Steel Ltd | Low temperature vessel |
US5176001A (en) * | 1991-09-30 | 1993-01-05 | Harsco Corporation | Nested tube cryogenic support system |
US5339650A (en) * | 1992-01-07 | 1994-08-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Cryostat |
US5651473A (en) * | 1992-11-12 | 1997-07-29 | Mve, Inc. | Support system for cryogenic vessels |
US5347818A (en) * | 1993-02-04 | 1994-09-20 | Research & Manufacturing Co., Inc. | Dewar with improved efficiency |
JPH08240353A (en) * | 1995-03-06 | 1996-09-17 | Kobe Steel Ltd | Cryostat and its operating method |
US6029456A (en) * | 1996-05-10 | 2000-02-29 | Zaiser; Lenoir E. | Convoluted neck tube for cryogenic storage vessels |
DE29611046U1 (en) * | 1996-06-24 | 1996-09-05 | Bann Anna | Transportable container for liquid gas, especially for liquid oxygen |
US6119465A (en) * | 1999-02-10 | 2000-09-19 | Mullens; Patrick L. | Shipping container for storing materials at cryogenic temperatures |
US6539726B2 (en) * | 2001-05-08 | 2003-04-01 | R. Kevin Giesy | Vapor plug for cryogenic storage vessels |
FR2853050B1 (en) * | 2003-03-25 | 2006-03-03 | Air Liquide | CRYOGENIC CONTAINER FOR GAS STORAGE AND USE FOR STORAGE OF BIOLOGICAL PRODUCTS |
DE502004002169D1 (en) * | 2004-03-01 | 2007-01-11 | Nexans | Double-walled container with magnetic suspension |
FR2875891B1 (en) * | 2004-09-29 | 2008-06-13 | Air Liquide Sante Int | BOTTLE OF MEDICAL GAS WITH PERIPHERAL PROTECTIVE SHELL |
DE102004060832B3 (en) * | 2004-12-17 | 2006-06-14 | Bruker Biospin Gmbh | NMR spectrometer with common refrigerator for cooling NMR probe head and cryostat |
DE102005029151B4 (en) * | 2005-06-23 | 2008-08-07 | Bruker Biospin Ag | Cryostat arrangement with cryocooler |
US7299650B1 (en) * | 2005-10-25 | 2007-11-27 | Harso Technologies Corporation | Dry cryogenic shipping container |
GB2441778B (en) * | 2006-09-15 | 2008-08-13 | Siemens Magnet Technology Ltd | Integrated access turret-refrigerator turret assembly for cryostat |
GB2459316B (en) * | 2008-09-22 | 2010-04-07 | Oxford Instr Superconductivity | Cryogenic cooling apparatus and method using a sleeve with heat transfer member |
US9640308B2 (en) * | 2008-10-14 | 2017-05-02 | General Electric Company | High temperature superconducting magnet |
DE102009024397B4 (en) * | 2009-06-09 | 2015-10-08 | Airbus Operations Gmbh | Thermally and / or mechanically available shell component for forming a fuselage cell of an aircraft |
HRP20110205A2 (en) * | 2011-03-22 | 2012-09-30 | Institut Za Fiziku | Cryostat with pulse tube refrigerator and two-stage thermalisation of sample rod |
GB2499815B (en) * | 2012-02-29 | 2014-05-28 | Siemens Plc | Over-pressure limiting arrangement for a cryogen vessel |
GB2513151B (en) * | 2013-04-17 | 2015-05-20 | Siemens Plc | Improved thermal contact between cryogenic refrigerators and cooled components |
KR101805075B1 (en) * | 2013-04-24 | 2017-12-05 | 지멘스 헬스케어 리미티드 | An assembly comprising a two-stage cryogenic refrigerator and associated mounting arrangement |
GB2524811B (en) * | 2014-04-03 | 2017-01-18 | Siemens Healthcare Ltd | A pressure limiting valve for a cryostat containing a cryogen and a superconducting magnet |
DE102014225481A1 (en) * | 2014-12-10 | 2016-06-16 | Bruker Biospin Gmbh | Cryostat with a first and a second helium tank, which are separated liquid-tight from each other at least in a lower region |
KR101643083B1 (en) * | 2015-02-03 | 2016-07-26 | 한국과학기술연구원 | Low heat loss cryogenic fluid storage equipment using multilayered cylindrical support |
DE102015212314B3 (en) * | 2015-07-01 | 2016-10-20 | Bruker Biospin Gmbh | Cryostat with active neck tube cooling by a second cryogen |
-
2017
- 2017-03-29 DE DE102017205279.1A patent/DE102017205279B3/en not_active Expired - Fee Related
-
2018
- 2018-03-22 EP EP18163407.2A patent/EP3382411B1/en active Active
- 2018-03-26 US US15/935,826 patent/US20180283769A1/en not_active Abandoned
- 2018-03-29 CN CN201810267686.9A patent/CN108692187B/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63217606A (en) * | 1987-03-06 | 1988-09-09 | Fuji Electric Co Ltd | Cryogenic container for superconductng electromagnet |
US5220800A (en) | 1990-12-10 | 1993-06-22 | Bruker Analytische Messtechnik Gmbh | Nmr magnet system with superconducting coil in a helium bath |
DE69716042T2 (en) * | 1997-06-11 | 2003-06-26 | Kanazawa Inst Of Technology Is | magnetometer |
US20030106326A1 (en) * | 2001-10-26 | 2003-06-12 | Japan As Represented By Director-General Of National Astronomical Observatory | Thermal link assembly and cryostat using same |
US20070169487A1 (en) * | 2004-02-16 | 2007-07-26 | Seton Hugh C | Liquified gas cryostat |
GB2465556A (en) * | 2008-11-19 | 2010-05-26 | Siemens Magnet Technology Ltd | Cryostat suspension arrangement including turret mount |
US20110219785A1 (en) * | 2010-03-11 | 2011-09-15 | Quantum Design, Inc. | Method and apparatus for controlling temperature in a cryocooled cryostat using static and moving gas |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108692187A (en) | 2018-10-23 |
US20180283769A1 (en) | 2018-10-04 |
EP3382411A1 (en) | 2018-10-03 |
CN108692187B (en) | 2020-12-04 |
EP3382411B1 (en) | 2019-09-04 |
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